BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ
NĂNG PHÂN GIẢI BÃ MÍA CỦA TỔ HỢP VI KHUẨN
TRONG ĐIỀU KIỆN HIẾU KHÍ

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ths. VÕ VĂN SONG TOÀN BÙI HOÀNG ĐĂNG LONG
PGs. Ts. TRẦN NHÂN DŨNG MSSV: 3092416
Lớp: CNSH TT K35 Cần Thơ, 12/2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC


CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

PGs. Ts. Trn Nh

XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG




C tháng 
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
LỜI CẢM TẠ

Trong sut quá trình thc hi  tài lu  t nghip bên cnh s c gng
ca bn thân, tôi còn nh c s ng viên khích l to ln c v vt cht ln tinh
thn t  ng d ca thy cô và bn bèng lc
t qua    tài nghiên cu này.
 c gi li c  n PGS.TS Tr       
Toàn, hai thy c vn tn tu và to mu kin thun li cho tôi. Xin gi li tri ân
sâu sc cn các thy.
y Cô Vin Nghiên cu và
Phát trin Công ngh Sinh h  n tình truyn dng kin
thc hu ích phc v cho vic thc hi tài.
công nhân viên ca vin  trong quá trình làm vic

C, thi gian phân gii 7 ngày và có b sung NH
4
Cl
u kin tng hp, t hp vi khuchn lc có
kh i các ch tiêu DM, CF, cellulose, hemicellulose, lignin ng kh
lt là 11,31%, 6,51%, 7,14%, 3,25% và 0,26mM.
T khóa: Bã mía, D ciu kin hiu khí, Kh i, T hp vi
khun.
- 2013 

 ii 
MỤC LỤC
DANH SÁCH BẢNG v
DANH SÁCH HÌNH vii
CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1
1.1.  1
1.2.  2
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
 3
 3
 3

cellulose 5
 5
   
cellulose 8
  
cellulose 9
 11

 23
     
 24
    
 25
 27
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
 28
4.2. Kh i trn các dòng vi khun phân gii bã mía 30
 35
- 2013 

 iv 

 39

 44
 
 47
 47
  49
 50
 51
  53
 53

 54
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55
 55
 55

Bng 18. Kt qu khng CF ca bã mía nguyên liu Ph lc 2
Bng 19. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 1 Ph lc 2
Bng 20.  ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên s phân gii
vt cht khô Ph lc 2
Bng 21. ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên s phân gi
thô Ph lc 2
- 2013 

 vi 
Bng 22.  ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên kh  o
ng kh Ph lc 2
Bng 23. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 2 Ph lc 2
Bng 24. ng ca pH lên s phân gii vt cht khô Ph lc 2
Bng 25. ng ca pH lên s phân gi Ph lc 2
Bng 26. ng ca pH lên kh ng kh ca t hp vi khun . Ph lc 2
Bng 27. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 3 Ph lc 2
Bng 28. ng ca thi gian  lên s phân gii vt cht khô Ph lc 2
Bng 29. ng ca thi gian  lên s phân gi Ph lc 2
Bng 30.  ng ca thi gian lên kh   ng kh ca t hp vi
khun Ph lc 2
Bng 31. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 4 Ph lc 2
Bng 32. ng ca nhi lên s phân gii vt cht khô Ph lc 2
Bng 33. ng ca nhi lên s phân gi Ph lc 2
Bng 34.  ng ca nhi  lên kh   ng kh ca t hp vi
khun Ph lc 2
Bng 35. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 5 Ph lc 2
Bng 36. ng ca ngum lên s phân gii vt cht khô Ph lc 2
Bng 37. ng ca ngum lên s phân gii NDF Ph lc 2
Bng 38. ng ca ngum lên s phân gii ADF Ph lc 2
Bng 39. ng ca ngum lên s phân gii ADL Ph lc 2

Hình 17.  ng ca nhi  lên kh   ng kh ca t hp vi
khun 46
Hình 18. ng ca ngum lên s phân gii vt cht khô 47
Hình 19. ng ca ngum lên s phân gii cellulose 49
Hình 20. ng ca ngum lên s phân gii hemicellulose 50
Hình 21. ng ca ngum lên s phân gii lignin 51
- 2013 

 viii 
Hình 22. ng ca ngum lên kh ng kh 53
Hình 29. th ng chun Glucose Ph lc 2
- 2013 

 ix 
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADF Acid detergent fiber, ch s 
ADL Acid detergent lignin, ch s lignin
CF Crude fiber
CFU Colony forming unit, khun lc
CMC Carboxy methyl cellulose
DM Dry matter, khng vt cht khô
DC i chng
g Gram
g/l T l gram/lít
NDF Neutral detergent fiber, ch s 
NT Nghim thc
ml Mililiter
OD Optical density
TN Thí nghim
VK Vi khun

ng vt nhai li có kh phân gii 11,13% bã mía. Các enzyme ca vi khun tip
cn và phân gii các cu trúc ca vách t bào, giúp các quá trình phân gii sinh hc
din ra t      u v s phi hp các chng vi khun khác
nhau phân lp t d c  u kin ho ng ti m nhi, thi gian và
pH nhc hiu qu phân gii cao nht vn còn hn ch. Vic tuyn chc
t hp vi khun hi u kin hong ta quá trình phân gii bã mía
    ng góp phn ng dng vi khun d c ng vt nhai li trong sn
xut thc tin. Bã mía phân gii có th c ng dng trong nhin
xut phân bón cho cây trng, sn xut nhiên liu sinh hc và làm th
Phân gii bã mía làm ging cht thi bã mía, ci thin chng.
- 2013 

 2 
 Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng phân giải bã
mía của tổ hợp vi khuẩn trong điều kiện hiếu khíc tin hành.
1.2. Mục tiêu đề tài
 nh t hp vi khun tphân gii u kin hiu khí
   u kin ho ng t  a t hp vi khu  n chn phân
gii bã mía.
- 2013 

 3 
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về bã mía và các thành phần trong bã mía
2.1.1. Tổng quan về bã mía
Bã mía là các thành phn si còn l    c nghi  l c
(Marcela và Jorge, 2013).Theo Cerqueira et al. (2007), mt to ra 280 kg
bã mía. Bã mía cha 45-55% cellulose, 20-25% hemicellulose, 18-24% lignin và 1-4%
cutin.
2.1.2. Thành phần và cấu trúc của bã mía

(*Ngun:Heinze and Lieberd, 2012)
- 2013 

 4 
 Hemicellulose
Hemicellulosic polymers là nhng thành phn phc trong vách t bào ca các
loài thc vt.Hemicellulose thành lp các liên kt hydro vi cellulose và thành lp các
liên kt cng hoá tr    -benzyl ether) vi lignin, và liên kt ester vi các
       t trên gi cht hemicellulosic
polymers vào vách t bào (Jing et al., 2012). Trong khi cellulose  dng tinh th, mnh
và kháng phân gii, hemicellulose có cu trúc ngu nhiên, ln và d b phân gii khi
hoà tan bng acid, kim hoc enzyme. Hemicellulose bao gm xylan, glucuronoxylan,
arabinoxylan, glucomannan, và xyloglucan.Hemicellulose ch    ng D-
       ng ln nht  Hemicellulose. Theo
Sabiha-Hanim (2006), hemicellulose chim 33,5% tr ng khô ca bã mía.
Hemicellulose bao gm nhn ngn t 500- ng vi 7000-15000
phân t glucose.

Hình 2. Cấu trúc của xylan trong Hemicellulose
(*Ngun: Heinze and Lieberd, 2012)
 Lignin
Lignin là mt hp cht hoá hc tìm thy  g, và là mt thành phn bên trong ca
vách th cp t bào thc vt (Lebo et al., 2001) và mt s to (Martone et al., 2009).
Lignin là polymer h   ng nh   t, ch sau cellulose, chim
khong 30% ngun carbon hch (Boerjan, et al., 2003), và chim 25-
30% tr ng khô ca gt polymer sinh hc, lignin không có cu trúc
nh.Lignin giúp gia c cu trúc g  thc vt (Wardrop, 1969).
- 2013 

 5 

-10
6

Nấm
10
3
-10
4
- 2013 

 6 
H vi sinh vt ni sinh trong d c c ng vt nhai li r  ng, gm vi
khun, Protozoa và nm. Mi ml dch trích d c có cha xp x n 50 t vi khun,
t triu Protozoa và các loài khác (Chiba, 2009).
 Vi khuẩn:
o sát vi khun có mt s cao nht trong các nhóm, vi 10
10
t
bào/ml dch d c. Mt cá th    ng có th sn 1.5 kg vi
khun d c mc phân lp t d c có
kho   t mt s trên 10
7
t bào/ml. Nhng loài khác có mt s thp trong
tng mt s    t thành phn quan trong trong h vi khun cng sinh
tiêu hoá th
Vi khun d c có th c phân loi d t mà vi khun chuyn hoá
hoc sn phm ca s lên men. Các nhóm vi khun chính ni sinh d c là vi khun
phân gi   ng, tinh bt, protein và vi khun tng hp
vitamin. (Tim, 2000)
Vi khun phân gii ch  m s ng ln trong tng s vi khun d c.

t t d c (Zora et al., 2000). Tuy nhiên, kh i vi sinh
vt ru d c (Zora et al., 2000; López et al., 2000).
 Protozoa
Protozoa là loài xp th hai v mt s trong d c vi 10
5
-10
6
t bào/ml 
   c nhn dng.Protozoa chu trách nhin 1/3 kh 
hoá ch   ng vt nhai li. Tuy nhiên, s loài protozoa trong d c  i
 ng t l nghch vi s loài vi khun và trong thc t ng vt nhai li có th
tn ti mà không cn Protozoa trong d c. Protozoa có th hn ch kh p th
protein cng vt nhai li. (Tim, 2000)
 Nấm
Nc tìm thy g c ng vt nhai li. Mc dù chim
s ng ít trong d c (10
3
-10
4
t bào/ml dch), ni vi
sinh vt. Nc tin rng có th giúp tiêu hoá nhng vt cht khó tiêu nh
lúa mch (Tim, 2000).
 Các nhóm vi sinh vật nội sinh hiếu khí phân giải cellulose
Nm là thành phn quan trng trong các vi sinh vm
có kh i cellulose mnh là các chi Aspergillus, Chaetomium, Curvularia,
Fusarium, TrichodermaCytophaga là vi khun hiu khí quan trng. Các vi khun
khác còn có Cellulomonas, Vibrio, Pseudomonas X khun không gi vai trò quan
tr         t s loài trong các chi
Streptomyces, Micromonospora   Gopalakrishnan et al., 2010).
- 2013 

làm t l tiêu hóa gim, tiêu hóu loi b protozoa. Có l do s
hin din ca protozoa khuyn khích s ho ng ca vi khun nhm cnh tranh vi
protozoa (Wiliam và Coleman, 1992).
Quan h cng sinh gia vi khun phân gii cellulose và các vi khun khác: Vi
khun phân gii protein cung cp ammoniac, acid amin, isoacid cho vi khun phân gii
          cu kin sinh tn ca nhau.
Chng hu ph ng
vi khun phân gii cellulose s gi l tiêu hóa cellulose th
- 2013 

 9 
s có mt ca m    tinh bt trong khu phn kích thích vi khun phân
gii b ng phát trin nhanh nên s dng cn kit nhng yu t  ng quan
tr  các loi khoáng, amoniac, acid amin, isoacid) là nhng yu t  n
thit cho vi khun phân gi  n phát trin ch  n Xuân Trch et al.,
2004).
M     c có th xy ra gia vi khun phân gii bng và
vi khun phân gi    n pH trong d c. Theo Michel và Kayouli (1997),
quá trình phân gii ch c có hiu qu cao nht khi pH dch d c l
ng thi, t l thu phn s 
sn sinh ra nhanh, làm gim pH dch d c c ch hong ca vi khun
phân gi khi trong khu phn có quá nhiu bng thì kh 
th b gim sút.
2.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự phát triển của vi sinh vật dạ cỏ phân giải
cellulose
 Thành phần thức ăn và pH
pH và thành phn th    u t chính   n s  ng và
kh   ng ca vi khun ni sinh d c ng vt nhai li. Tuy nhiên, ch s
c lp không có ng nhin kh ng và mt s vi sinh trong
d c (Calsamiglia et al., 2007). S chuyn d   ng th   m

 Ảnh hƣởng của nguồn carbon
Vi sinh vt sinh phân gii cellulose có th s dng nhiu loi carbon khác nhau
tùy thu   m ca tng loài. Ngun carbon có th     i
c phc t t, cellulose.
Nghiên cu c Chính et al. (1999) cho thy, ngun carbon thích hp
  ng và sinh tng hp cellulase ca các chng vi khun chu nhit phân lp
t b  rác thi là glucose và CMC. Ngun carbon thích hp cho s  ng và
sinh tng hp cellulase ca các x khun CD6 - 9 là tinh bt, dòng CD9 - 9 là CMC và
saccharose, dòng CD5 - 12 là lactose.
 Ảnh hƣởng của nguồn nitrogen
Nhìn chung, các loài vi khun ni sinh có kh  dng c ngun nitrogen
 ng hóa tùy thuc tng loài. Peptone và cao nm men
là hai ngun Nitrogen thích hp nht cho các chng vi khun và nm men sinh tng
h Chính et al., 1999). Theo Taled et al. (2009), 2 dòng vi khun
h Bacilli có th s dng nhiu ngu       
peptonn nitrogen tt nht cho kh
 ng hp cellulase ca 2 dòng vi khun này.
- 2013 

 11 
 Ảnh hƣởng của nhiệt độ nuôi cấy
Nhi ng mnh ti quá trình sng ca vi sinh vt nói chung và ca vi
khun nói r   vào s thích nghi nhi   ng, các loài vi sinh vt
      nh và chu lm và các loài chu
nhinh có kh u kii 15
o

 ng  ng phát trin tt  khong nhi 20 - 40
o
C; còn các loài chu

sinh vt. Cellulase là h c sinh ra bi các vi sinh vc bit là vi khun)
ni sinh trong d c ng vt nhai l  y phn ng phân ct các liên
k-Glycosidic  cellulose, phân ct mc t  -D-glucan.
     ng da trên các phn ng xúc tác (Susan,
1995):
- Endocellulase: phân ct ngu nhiên các liên kt ni phân t bên trong
mch, to ra các si mi vu kh.
- Exocellulase: phân c  n b    u m c to ra
bi phn ng vi endocellulase, sinh ra tetrasaccharides ho
- 2013 

 12 
cellobiose. Có hai nhóm exocellulase, exocellulase I hong vu kh và
exocellulase II hong vu không kh.
- Cellobiase hoc beta-glucosidase phân gii sn phm ca exocellulase
 n.
- Oxidative cellulase phân ct cellulose bng phn ng oxi hoá kh.
- Cellulose phosphorylase ct cellulose b c.
Các nhóm enzyme trên lt phân c 

Hình 4: Hoạt động phân giải cellulose của Lutzen và Nielson
(*Ngun: Lutzen và Nielson, 1983)
G: glucose
(1). 
(2).            -
glucosidase.

2.3.2. Tính chất của enzyme cellulase
 Cellobiohydrolase
  c tìm th u tiên  Trichoderma reesei.Chúng